la riqualificazione delle vecchie centrali termiche

dicembre 2013
45
PUBBLICAZIONE PERIODICA DI INFORMAZIONE TECNICO-PROFESSIONALE
SPEDIZIONE IN ABBONAMENTO POSTALE
PUBBLICITÀ 70% - FILIALE DI NOVARA
LA RIQUALIFICAZIONE DELLE
VECCHIE CENTRALI TERMICHE
dicembre 2013
45
Sommario
PUBBLICAZIONE PERIODICA DI INFORMAZIONE TECNICO-PROFESSIONALE
LA RIQUALIFICAZIONE DELLE
VECCHIE CENTRALI TERMICHE
3 LA RIQUALIFICAZIONE DELLE VECCHIE
CENTRALI TERMICHE
4
CALDAIE TRADIZIONALI
- CALDAIE IN GHISA
- CALDAIE IN ACCIAIO
6
LIMITI FUNZIONALI DELLE CALDAIE TRADIZIONALI
SPEDIZIONE IN ABBONAMENTO POSTALE
PUBBLICITÀ 70% - FILIALE DI NOVARA
TEMPERATURE DI RITORNO IN CALDAIA TROPPO BASSE
- Corrosioni
- Shock termici
PORTATE DI CIRCOLAZIONE IN CALDAIA TROPPOBASSE
NOTE E CONSIDERAZIONI
8
- Valvola aperta
- Valvola a carico parziale
- Valvola chiusa
- NOTE ED OSSERVAZIONI
Direttore responsabile:
Mario Doninelli
10
Responsabile di Redazione:
Fabrizio Guidetti
Hanno collaborato a questo numero:
- Alessandro Crimella
- Mario Doninelli
- Marco Doninelli
- Domenico Mazzetti
- Renzo Planca
- Alessia Soldarini
- Mattia Tomasoni
Idraulica
Pubblicazione registrata presso
il Tribunale di Novara
al n. 26/91 in data 28/9/91
IMPIANTI REGOLATI CON VALVOLA MISCELATRICE A QUATTRO VIE
IMPIANTI REGOLATI CON VALVOLA MISCELATRICE A TRE VIE
- Valvola aperta
- Valvola a carico parziale
- Valvola chiusa
- NOTE ED OSSERVAZIONI
12
CALDAIE A CONDENSAZIONE CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI
- CALDAIE A PORTATA NULLA
- CALDAIETTE IN CASCATA
- CALDAIE A MODULI TERMICI CON POMPE INTERNE
- CALDAIE A MODULI TERMICI SENZA POMPE AUTONOME INTERNE
- VECCHI IMPIANTI A 4 VIE RISTRUTTURATI CON CALDAIE A CONDENSAZIONE
- VECCHI IMPIANTI A 3 VIE RISTRUTTURATI CON CALDAIE A CONDENSAZIONE
18
PRODUZIONE ACQUA CALDA SANITARIA CON INTEGRAZIONE
ENERGIE ALTERNATIVE
20
IL TRATTAMENTO DELL’ACQUA NEGLI IMPIANTI DI
RISCALDAMENTO
- PRINCIPALI PROBLEMI LEGATI ALLA QUALITÀ DELL’ACQUA
- Incrostazioni calcaree
- Corrosioni
- Polveri di ferro e magnetite
- Aria
Editore:
Centrostampa S.r.l. Novara
Stampa:
Centrostampa S.r.l. Novara
24
PRINCIPALI OPERAZIONI RICHIESTE PER IL TRATTAMENTO
DELL’ACQUA NEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO
- PULIZIA DEGLI IMPIANTI
- CARICAMENTO DELL’ACQUA
- Gruppi preassemblati di caricamento e demineralizzazione
- ELIMINAZIONE DELL’ARIA
- Eliminazione delle bolle
- Eliminazione delle microbolle
- ELIMINAZIONE DELLE IMPURITÀ
- Filtri ad Y
- Defangatori semplici
- Defangatori magnetici
Copyright Idraulica Caleffi. Tutti
i diritti sono riservati. Nessuna
parte della pubblicazione può
essere riprodotta o diffusa senza
il permesso scritto dell’Editore.
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DELL’ARIA E DELLO SPORCO
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36
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DISAERATORE - DEFANGATORE
37
DISAERATORE
38
GRUPPO DI RIEMPIMENTO E DEMINERALIZZAZIONE
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SEPARATORE IDRAULICO MULTIFINZIONE SEP4
LA RIQUALIFICAZIONE DELLE
VECCHIE CENTRALI TERMICHE
Ingg. Marco Doninelli, Mario Doninelli
Negli ultimi numeri di Idraulica abbiamo visto
come è possibile trasformare le vecchie reti di
distribuzione, realizzate per funzionare a portata costante, in reti che funzionano a portata variabile.
Nelle pagine che seguono, cercheremo di completare il discorso di ristrutturazione dei vecchi
impianti, considerando come è possibile trasformare le vecchie CT (centrali termiche) che
funzionavano a portata costante in CT in grado
di servire impianti a portata variabile.
La trattazione è suddivisa in due parti:
nella prima esamineremo aspetti che riguardano la
produzione del calore, nonché la regolazione e l'invio del fluido vettore ai corpi scaldanti;
nella seconda considereremo invece problemi relativi al trattamento dell'acqua: problemi connessi soprattutto all'uso di nuovi componenti. In
merito va ben considerato che ignorare o sottovalutare questi problemi può compromettere gravemente il corretto funzionamento degli impianti sia nuovi che ristrutturati.
Fonte: M. Coniglio
3
e intermedi. Il numero di questi ultimi varia in relazione alla potenzialità termica della caldaia.
CALDAIE TRADIZIONALI
Erano realizzate in ghisa o in acciaio. Le più
vecchie sono generalmente in ghisa.
Pur avendo una resa termica assai inferiore a quella
delle nuove caldaie, servono ancora un considerevole numero di vecchi impianti.
Gli elementi (ottenuti per fusione e finiti con sabbiatura e sbavatura) sono realizzati con forme che
consentono di realizzare sia le camere di combustione sia i condotti dei gas di combustione.
CALDAIE IN GHISA
In relazione al tipo di materiale utilizzato, gli elementi possono essere in ghisa normale (in genere
collaudati a 4÷6 atm) oppure in ghisa sferoidale
(in genere collaudati a 10÷18 atm).
Sono costituite da diversi elementi componibili
assemblati fra loro con appositi nipples e tiranti
di fissaggio.
Gli elementi sono di tre tipi: di testata, d'estremità
Le caldaie in ghisa, rispetto a quelle in acciaio, sono meno esposte alle corrosioni. Inoltre la componibilità degli elementi facilita la loro messa in opera in locali con porte o griglie di accesso alla CT di
limitate dimensioni.
Esempi di caldaie in ghisa
4
CALDAIE IN ACCIAIO
Sono realizzate saldando fra loro lamiere, tubi e
profilati in acciaio. È così possibile realizzare facilmente le geometrie richieste senza dover ricorrere ad apposite fusioni, che in genere comportano
costi di realizzazione ben più elevati.
Con le caldaie in acciaio è possibile inoltre realizzare percorsi dei fumi perfettamente stagni, il
che consente di ottenere una combustione di tipo
pressurizzato: cioè una combustione con resa termica sensibilmente superiore a quella ottenibile
con una combustione di tipo atmosferico.
Le caldaie in acciaio, rispetto a quelle in ghisa, offrono i seguenti vantaggi: (1) minor peso, il che
consente spostamenti più agevoli; (2) volumi più
contenuti, cosa che rende possibile o più facile la
loro installazione in locali con dimensioni ridotte; (3)
minor inerzia termica e quindi messa a regime in
tempi più brevi; (4) minor pericoli di rotture per shock
termici.
Esempi di caldaie in acciaio
5
LIMITI FUNZIONALI
DELLE CALDAIE TRADIZIONALI
Le caldaie tradizionali non erano (e naturalmente
non sono) in grado di funzionare correttamente
né con portate né con temperature di ritorno
troppo basse.
TEMPERATURE DI RITORNO IN CALDAIA
TROPPO BASSE
Shock termici
Sono causati da forti e improvvise variazioni di
temperatura.
Nel caso delle caldaie si manifestano quando si
hanno forti differenze di temperatura fra il fluido interno della caldaia e quello di ritorno.
Questi shock (cioè colpi, il termine è inglese) possono portare a rottura i materiali con cui sono
costruite le caldaie tradizionali. Le più esposte a tale
pericolo sono le caldaie in ghisa, tuttavia anche
quelle in acciaio non ne sono immuni.
Gli shock termici sono assai pericolosi soprattutto
per due motivi: (1) provocano gravi danni in
tempi brevissimi, (2) non sono facili da impedire nelle fasi di avvio e riavvio degli impianti: cioè,
nelle fasi in cui l’acqua fredda dei tubi e dei corpi
scaldanti si immette direttamente nelle caldaie
mantenute ad elevata temperatura.
PORTATE DI CIRCOLAZIONE IN CALDAIA
TROPPO BASSE
Pericolo temperature di ritorno
troppo basse
Con temperature di ritorno in caldaia inferiori
ai 50÷55°C (se disponibili è comunque consigliabile
attenersi ai valori indicati dal Produttore) possono
verificarsi corrosioni e shock termici: fenomeni molto temibili per la tenuta e la durata delle
caldaie.
Corrosioni
Dipendono dal fatto che, con basse temperature
di ritorno in caldaia, il vapore acqueo contenuto
nei fumi condensa. Tale condensa (è acqua pura)
reagendo poi con sostanze presenti nei fumi si
trasforma da neutra in acida.
Nel caso del gasolio, l’acqua si combina con lo
zolfo formando acido solforico: un acido molto
forte che fa diventare la condensa molto acida e
molto corrosiva.
Nel caso del gas, invece, l’acqua si combina con
l’anidride carbonica formando acido carbonico:
un acido non molto forte che fa diventare la condensa mediamente corrosiva. Va comunque considerato che anche le condense mediamente corrosive possono provocare gravi danni a caldaie in
ghisa o in acciaio.
6
Pericolo portate in caldaia
troppo basse
Nelle caldaie tradizionali le portate minime non
devono essere inferiori al 30-40% delle portate
nominali (comunque, anche in questo caso, se
sono disponibili è consigliabile attenersi ai valori
indicati dal Produttore).
Portate insufficienti possono provocare forti surriscaldamenti nelle zone meno “irrigate” dello
scambiatore interno di calore, oppure dove si
accumula sporco.
Tali surriscaldamenti possono far vaporizzare
l’acqua e quindi portare al formarsi di incrostazioni calcaree e all’insorgere di corrosioni: fenomeni
che, come vedremo meglio in seguito, possono
provocare fessurazioni e rotture del corpo caldaia.
NOTE E CONSIDERAZIONI
Nel disegno sotto riportato sono evidenziati i principali danni ed inconvenienti a cui sono esposte le
caldaie tradizionali che funzionano con temperature
di ritorno e portate troppo basse.
Per semplicità, il disegno è riferito ad una caldaia
in acciaio, ma è generalizzabile anche alle caldaie
in ghisa.
Di seguito considereremo, in relazione al tipo di
regolazione adottata, quali erano le soluzioni e gli
accorgimenti adottati per impedire temperature
di ritorno e portate troppo basse.
Vedremo, poi, come tali soluzioni possono essere
adattate alle esigenze di un sistema distributivo
trasformato da portata costante a portata variabile,
sia mantenendo in funzione le caldaie tradizionali
sia sostituendole con caldaie a condensazione.
EVITARE:
TEMPERATURE DI RITORNO
E PORTATE TROPPO BASSE
Possibili rotture per surriscaldamenti
locali dovuti a portate troppo basse.
Possibili rotture per shock termico nelle zone vicine
all’immissione dell’acqua di ritorno
Possibili rotture per corrosione delle pareti
(lato fumi) dovute alle condense acide.
Caldaie tradizionali
Anomalie di funzionamento e possibili danni connessi all’uso di circuiti idraulici non adeguati
7
IMPIANTI REGOLATI CON
VALVOLA MISCELATRICE A QUATTRO VIE
Valvola chiusa
Modalità di funzionamento della valvola:
Valvola aperta
Circolazione
naturale
La valvola lavora in deviazione.
Il circuito caldaia risulta idraulicamente separato
dal circuito che serve i corpi scaldanti ed in esso si
attiva una circolazione di tipo naturale in grado
di garantire un passaggio costante dell'acqua
attraverso la caldaia.
La valvola lavora in deviazione.
Tutta l'acqua in uscita dalla caldaia è inviata direttamente ai corpi scaldanti.
La potenza termica massima cedibile dai corpi
scaldanti è uguale alla potenza massima della caldaia.
Valvola a carico parziale
NOTE ED OSSERVAZIONI
In genere si riteneva (anche se non è del tutto vero, in quanto dipende dal tipo di valvola installata
e da come è posta in opera) che le valvole a 4 vie
fossero in grado di assicurare, in tutte le possibili condizioni di lavoro, circolazioni d'acqua in
caldaia sufficienti ad impedire i pericoli connessi a temperature di ritorno e a portate troppo
basse. Con queste valvole, pertanto, non venivano
adottati particolari sistemi di difesa contro tali pericoli.
Gli esempi di seguito riportati riguardano riqualificazioni (con trasformazione dell’impianto da
portata costante a variabile) di vecchie CT da effettuarsi senza sostituire le caldaie tradizionali
e senza modificare le regolazioni con valvole
a 4 vie.
La valvola lavora in miscelazione (ved. disegno
sopra riportato) sia sul circuito primario che sul
circuito secondario.
Il valore della potenza termica massima cedibile è
variabile tra zero e il valore della potenza massima
della caldaia.
8
Esempio 1
Esempio 2
Centrale termica a 1 partenza
Centrale termica a 2 partenze
Interventi previsti:
Interventi previsti:
− Sostituzione della pompa esistente con una nuova
pompa ad alta efficienza energetica.
− Sostituzione delle pompe esistenti con nuove pompe
ad alta efficienza energetica.
− Installazione di una nuova pompa ad alta efficienza
energetica sulla mandata del circuito caldaia e a monte
della valvola a 4 vie. Serve ad evitare con maggior
certezza (rispetto al caso considerato) temperature di
ritorno e portate in caldaia troppo basse.
− Installazione di una nuova pompa ad alta efficienza
energetica sulla mandata del circuito caldaia e a monte
della valvola a 4 vie. Serve ad evitare con maggior
certezza (rispetto al caso considerato) temperature di
ritorno e portate in caldaia troppo basse.
Nota: L’uso di pompe ad alta efficienza energetica
serve a far funzionare correttamente l’impianto e a ridurre
sensibilmente i costi di gestione. Il principale limite di
questa soluzione risiede nel fatto che con le caldaie
tradizionali non è possibile ottenere i benefici (maggior
resa termica) ottenibili con le caldaie a condensazione.
Nota: L’uso di pompe ad alta efficienza energetica
serve a far funzionare correttamente l’impianto e a ridurre
sensibilmente i costi di gestione. Il principale limite di
questa soluzione risiede nel fatto che con le caldaie
tradizionali non è possibile ottenere i benefici (maggior
resa termica) ottenibili con le caldaie a condensazione.
1
Esempio di riqualificazione centrale termica a 1 partenza con valvola di regolazione a 4 vie
senza sostituzione della caldaia e della regolazione
2
Esempio di ristrutturazione centrale termica a 2 partenze con valvole di regolazione a 4 vie
senza sostituzione della caldaia e delle regolazioni
9
IMPIANTI REGOLATI CON
VALVOLA MISCELATRICE A TRE VIE
Modalità di funzionamento della valvola:
Valvola aperta
NOTE ED OSSERVAZIONI
Le valvole a 3 vie possono far funzionare le caldaie sia con ritorni troppo freddi sia con portate
insufficienti. Per evitare tali pericoli erano generalmente adottate due soluzioni:
La prima prevedeva (fra la mandata e il ritorno del
circuito caldaia) un by-pass con pompa (detta di
anticondensa) asservita ad un termostato di minima. La pompa funzionava solo quando la temperatura di ritorno in caldaia era inferiore al valore di
taratura del termostato.
T
La valvola lavora in deviazione.
Tutta l'acqua in uscita dalla caldaia è inviata direttamente ai corpi scaldanti.
Pompa anticondensa asservita
ad un termostato di minima
Valvola a carico parziale
Questa soluzione garantiva solo il rispetto della
temperatura minima di ritorno, ma non la portata
minima richiesta dalla caldaia.
La seconda soluzione prevedeva invece il funzionamento continuo della pompa anticondensa.
Era inoltre dotata di una sonda limite (posta sul
ritorno in caldaia) che comandava in modulazione
(e con precedenza sul riscaldamento) la valvola a
tre vie, facendo ridurre (con temperature di ritorni troppo fredde) la quantità d’acqua proveniente dall’impianto.
La valvola lavora in miscelazione.
La potenza termica massima cedibile varia tra zero
e il valore della potenza massima della caldaia.
Valvola chiusa
NO circolazione
circuito caldaia
Pompa anticondensa con sonda di minima
La valvola lavora in deviazione.
L’acqua può circolare solo nel circuito dei corpi
scaldanti.
10
In tal modo era possibile garantire alle caldaie le
giuste condizioni di lavoro anche in fase di avvio
dell’impianto o dopo un arresto notturno.
Gli esempi di seguito riportati riguardano riqualificazioni (con trasformazione dell’impianto da portata costante a variabile) di vecchie CT da effettuarsi senza sostituire le caldaie tradizionali e senza modificare le regolazioni con valvole a 3 vie.
Esempio 3
Centrale termica a 1 partenza
Interventi previsti:
− Sostituzione della pompa che serve l’impianto con una
nuova pompa ad alta efficienza energetica.
Esempio 4
Centrale termica a 2 partenze
Interventi previsti:
− Sostituzione delle due pompe che servono i due circuiti dell’impianto con pompe ad alta efficienza
energetica.
− Sostituzione della pompa anticondensa con una
nuova pompa ad alta efficienza energetica
Nota: L’uso di pompe ad alta efficienza energetica serve a
far funzionare correttamente l’impianto e a ridurre
sensibilmente i costi di gestione.
− Sostituzione della pompa anticondensa con una nuova
pompa ad alta efficienza energetica.
Nota: L’uso di pompe ad alta efficienza energetica serve a
far funzionare correttamente l’impianto e a ridurre
sensibilmente i costi di gestione.
3
Esempio di riqualificazione centrale termica a 1 partenza con valvola di regolazione a 3 vie
senza sostituzione della caldaia e della regolazione
4
Esempio di ristrutturazione centrale termica a 2 partenze con valvole di regolazione a 3 vie
senza sostituzione della caldaia e delle regolazioni
11
CALDAIE A CONDENSAZIONE
CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI
Come sappiamo, le caldaie a condensazione sono
caldaie in grado di recuperare il calore del
vapore acqueo contenuto nei fumi: prestazione
questa che incrementa in modo sensibile la loro resa termica.
Pertanto con queste caldaie si possono servire
direttamente anche gli impianti a portata variabile.
CALDAIETTE IN CASCATA
Le caldaiette sono attivate in cascata, regolate con
modulazione della fiamma e disattivate in base alla
quantità di calore richiesto.
Per evitare corrosioni e shock termici queste caldaie sono realizzate con materiali e forme che
consentono loro di funzionare regolarmente anche con temperature di ritorno e portate molto
basse, vale a dire in condizioni non compatibili col
corretto funzionamento delle caldaie tradizionali.
Con le caldaie a condensazione è quindi possibile
realizzare collegamenti ai circuiti di distribuzione
senza dover ricorrere a pompe anticondensa o ad
altri artifici atti ad evitare temperature e portate in
caldaia troppo basse.
Queste caldaie possono essere così suddivise:
CALDAIE A PORTATA NULLA
Sono realizzate con geometrie apposite, in grado di attivare una circolazione interna di tipo
naturale sufficiente a smaltire il calore prodotto
dal bruciatore.
12
La temperatura del fluido può essere gestita da
una centralina climatica. La portata in circolazione
è solo quella che viene fornita dalle pompe delle
caldaiette attivate.
CALDAIE A MODULI TERMICI
CON POMPE INTERNE
Funzionano in modo analogo a quanto considerato
per le caldaiette collegate in cascata.
Tale pompa deve essere scelta e regolata in modo da evitare che il circuito della caldaia (bypassando, attraverso il separatore idraulico, l’acqua di
mandata nel ritorno) possa lavorare con valori
delle portate e delle temperature di ritorno
troppo elevati, e quindi possa lavorare in condizioni che vanificano, o diminuiscono sensibilmente,
i benefici ottenibili con la condensazione dei fumi.
A tal fine è possibile ricorrere all’uso di una pompa a velocità variabile asservita ad un regolatore di tipo differenziale a cui è affidato il compito
di variare il numero di giri della pompa in modo da
mantenere costante (e uguale a circa 2-3°C) la differenza di temperatura fra la mandata del circuito
caldaia e la mandata del circuito impianto (ved. relativo disegno e riquadro sotto riportati).
Caldaia a moduli termici con pompe interne
Rispetto alle caldaiette, possono tuttavia garantire
soluzioni molto compatte anche quando sono
richieste potenze termiche elevate.
CALDAIE A MODULI TERMICI
SENZA POMPE AUTONOME INTERNE
Con la pompa così regolata (e naturalmente a pari calore scambiato) il circuito caldaia lavora con
un salto termico (DT) leggermente superiore a
quello del circuito impianto. Di conseguenza la
portata del circuito caldaia risulta leggermente inferiore a quella dell'impianto.
Pertanto il fluido che può essere inviato alla
caldaia attraverso il separatore idraulico è solo
quello che ritorna dall'impianto, cioè solo quello
che si trova alla minor temperatura possibile.
Anche in questo caso i moduli funzionano in cascata. Tuttavia, per il circuito caldaia (a differenza
del caso precedente) è prevista una sola pompa.
∆TCOST
TAC
TAI
Pompa a velocità variabile
valore di regolazione ∆TCOST
Caldaia a moduli termici senza pompe autonome interne
13
VECCHI IMPIANTI A 4 VIE RISTRUTTURATI
CON CALDAIE A CONDENSAZIONE
Esempio 6
Centrale termica a 2 partenze
Si considerano 2 casi (ved. disegni sotto riportati):
Esempio 5
Centrale termica a 1 partenza
Si considerano 2 casi (ved. disegni sotto riportati):
caso 1 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a portata nulla). No modifiche alla
regolazione esistente.
caso 1 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a portata nulla). No modifiche alla
regolazione esistente.
Interventi previsti (ved. disegni pagina a lato):
− Sostituzione delle pompe che servono l’impianto con
nuove pompe ad alta efficienza energetica.
Interventi previsti (ved. disegni sotto riportati):
− Sostituzione della pompa che serve l’impianto con
una nuova pompa ad alta efficienza energetica.
caso 2 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a moduli termici con pompe interne) e con nuova regolazione.
Interventi previsti:
− Eliminazione valvola a 4 vie.
− Sostituzione della pompa che serve l’impianto con
una nuova pompa ad alta efficienza energetica.
Nota: Il caso 1 ha minor costo rispetto al caso 2, ma non
consente di ottimizzare la resa dell’impianto in quanto (a
differenza del caso 2) la caldaia deve produrre acqua ad
elevata temperatura.
caso 2 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a moduli termici senza pompe
interne) e con nuova regolazione.
Interventi previsti:
− Sostituzione delle pompe che servono l’impianto con
nuove pompe ad alta efficienza energetica.
− Adozione pompa circuito caldaia ad alta efficienza
energetica asservita ad un regolatore differenziale di
temperatura (ved. pag. 13).
Nota: Il caso 1 ha minor costo rispetto al caso 2, ma non
consente di ottimizzare la resa dell’impianto in quanto (a
differenza del caso 2) la caldaia deve produrre acqua ad
elevata temperatura.
5
Esempio di riqualificazione centrale termica a 1 partenza e regolazione con valvola a 4 vie
Caso 1: Sostituzione della caldaia
senza modifiche alla regolazione
14
Caso 2: Sostituzione della caldaia
con nuova regolazione
6
Esempio di riqualificazione centrale termica a 2 partenze e regolazione con valvola a 4 vie
Caso 1: Sostituzione della caldaia senza modifica alla regolazione
Caso 2: Sostituzione della caldaia con nuova regolazione
15
VECCHI IMPIANTI A 3 VIE RISTRUTTURATI
CON CALDAIE A CONDENSAZIONE
Esempio 8
Centrale termica a 2 partenze
Si considerano 2 casi (ved. disegni pagina a lato):
Esempio 7
Centrale termica a 1 partenza
Si considerano 2 casi (ved. disegni sotto riportati):
caso 1 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a portata nulla). No modifiche alla
regolazione esistente.
Interventi previsti (ved. disegni sotto riportati):
− Eliminazione pompa anticondensa e sonda di minima.
− Sostituzione della pompa che serve l’impianto con
una nuova pompa ad alta efficienza energetica.
caso 2 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a moduli termici con pompe interne) e con nuova regolazione.
Interventi previsti:
− Eliminazione valvola a 3 vie e pompa anticondensa.
caso 1 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a portata nulla). No modifiche alla
regolazione esistente.
Interventi previsti (ved. disegni pagina a lato):
− Eliminazione pompa anticondensa e sonda di minima.
− Sostituzione delle pompe che servono l’impianto con
nuove pompe ad alta efficienza energetica.
caso 2 – Sostituzione caldaia esistente con caldaia a
condensazione (tipo a moduli termici senza pompe
interne) e con nuova regolazione.
Interventi previsti:
− Eliminazione valvole a 3 vie e pompa anticondensa.
− Sostituzione delle pompe che servono l’impianto con
nuove pompe ad alta efficienza energetica.
− Sostituzione della pompa che serve l’impianto con
una nuova pompa ad alta efficienza energetica.
− Adozione pompa circuito caldaia ad alta efficienza
energetica asservita ad un regolatore differenziale di
temperatura (ved. pag. 13).
Nota: Il caso 1 ha minor costo rispetto al caso 2, ma non
consente di ottimizzare la resa dell’impianto in quanto (a
differenza del caso 2) la caldaia deve produrre acqua ad
elevata temperatura.
Nota: Il caso 1 ha minor costo rispetto al caso 2, ma non
consente di ottimizzare la resa dell’impianto in quanto (a
differenza del caso 2) la caldaia deve produrre acqua ad
elevata temperatura.
7
Esempio di riqualificazione centrale termica a 1 partenza e regolazione con valvola a 3 vie
Caso 1: Sostituzione della caldaia
senza modifiche alla regolazione
16
Caso 2: Sostituzione della caldaia
con nuova regolazione
8
Esempio di riqualificazione centrale termica a 2 partenze e regolazione con valvola a 3 vie
Caso 1: Sostituzione della caldaia senza modifica alla regolazione
Caso 2: Sostituzione della caldaia con nuova regolazione
17
PRODUZIONE E DISTRIBUZIONE
ACQUA CALDA SANITARIA
In genere, nei vecchi impianti, l’acqua calda sanitaria era prodotta con boiler elettrici d’alloggio, installati nei bagni o in piccoli vani tecnici. Comunque, se l’acqua calda è prodotta in centrale, in fase
di riqualificazione dell'impianto devono essere considerati i seguenti aspetti:
Integrazione delle energie tradizionali
con energie rinnovabili
Può essere obbligatorio, in quanto richiesto da specifiche norme, produrre una percentuale prefis-
sata (rispetto al fabbisogno totale) di acqua calda
sanitaria con energie rinnovabili. A tal fine, le
energie più convenienti sono generalmente quelle
derivabili dal sole (con pannelli termici) e dall’aria
(con pompe di calore aria/acqua).
In entrambi i casi (ved. schemi sotto riportati) si
può ricorrere all'aiuto di nuovi bollitori, installati
anche all'esterno del locale caldaia.
I nuovi bollitori servono a riscaldare l'acqua solo
con energie rinnovabili. I vecchi, invece, servono
(se necessario e fino al valore minimo richiesto) ad
elevare la temperatura dell’acqua con energie tradizionali.
Con pompe di calore aria/acqua è bene prevedere
regolatori in grado di disattivare le pompe con temperature dell’aria troppo basse (ved. Idraulica 41).
Integrazione della produzione di acqua calda sanitaria con impianto solare termico
Integrazione della produzione di acqua calda sanitaria con pompa di calore aria/acqua
18
Disinfezione termica
dell’acqua calda sanitaria
Serve ad evitare il pericolo della Legionellosi:
grave forma di infezione polmonare causata da batteri del genere Legionella che possono svilupparsi
sia nei serbatoi d’accumulo dell’acqua calda sanitaria sia lungo le relative reti di distribuzione.
A questo pericolo abbiamo già riservato due numeri monografici di Idraulica (il 23 e il 30) ai quali
rinviamo per un’analisi più completa dei vari
aspetti (d’ordine clinico, tecnico e normativo) che
lo caratterizzano.
Di seguito ci limitiamo a richiamare gli schemi di
base che servono a garantire una completa disinfezione termica antibatterica degli impianti sanitari.
Disinfezione termica con miscelatore termostatico
In questo caso vanno previste due valvole a due
vie (installate sul by-pass del miscelatore e sulla
derivazione dell'acqua miscelata, come nello schema sotto riportato) asservite ad un orologio programmatore.
In regime normale la valvola 2 (ved. schema) è
aperta e la 1 è chiusa. Al contrario, in fase di disinfezione, la valvola 1 è aperta e la 2 è chiusa.
Disinfezione termica con miscelatore elettronico
In questo caso è il miscelatore (con centralina regolabile su più livelli di temperatura e dotata di
orologio programmabile) a gestire direttamente sia
il funzionamento in regime normale sia quello in
fase di disinfezione.
O
1
1
2
2
T
T
O
E
E
Esempio di disinfezione termica con miscelatore termostatico
Esempio di disinfezione termica con miscelatore elettronico
19
IL TRATTAMENTO DELL’ACQUA
NEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO
Quasi tutti i vecchi impianti di riscaldamento
sono stati realizzati, e hanno funzionato fino ai
nostri giorni, senza trattamenti particolari sia
dell’acqua di caricamento, sia dell'acqua che
circola negli impianti stessi.
Va tuttavia considerato che ciò non è più possibile con impianti nuovi o ristrutturati.
Il motivo, come vedremo meglio in seguito, è dovuto alla presenza in questi impianti di nuovi
componenti, quali, ad esempio, le caldaie a condensazione e le pompe ad alta efficienza energetica: componenti per i quali si rende necessario
l'uso di mezzi ed apparecchiature specifici e
diversi da quelli finora utilizzati.
Caldaie
Per le caldaie, i danni provocati dalle incrostazioni
sono dovuti al fatto che si depositano sulle pareti
delle camere di combustione in strati ad elevata
resistenza termica e quindi ad elevato potere isolante. Di conseguenza, a bruciatore attivo, alcune
zone delle camere di combustione possono raggiungere temperature troppo elevate e in grado
di provocare lesioni o rotture.
Inoltre le incrostazioni si formano con spessori
molto variabili, il che comporta (tra le varie zone
delle camere di combustione) sollecitazioni termiche e stress del metallo molto diversi fra loro.
Nelle pagine che seguono considereremo i trattamenti richiesti essenzialmente per quanto riguarda i
loro aspetti impiantistici. Per quanto riguarda, invece, i regolamenti legislativi nonché i fenomeni
fisico-chimici che li caratterizzano, si rinvia alle
Newsletter Caleffi 1, 2, 3.
PRINCIPALI PROBLEMI
LEGATI ALLA QUALITÀ DELL’ACQUA
L'acqua non "trattata" può comportare i seguenti
fenomeni degenerativi e relativi danni:
Incrostazioni calcaree
Sono incrostazioni dovute alla precipitazione di
carbonati (specie di calcio e magnesio) sciolti
nell’acqua di caricamento dell’impianto. Questi i
principali danni che esse possono provocare:
Sono questi, ad esempio, i fenomeni che hanno
causato la rottura di molte caldaie a fascio tubiero nelle zone di saldatura dei tubi: cioè nelle
zone meno irrigate della caldaia e quindi più esposte alle sollecitazioni termiche e agli stress di cui
sopra.
Scambiatori di calore
Specie nel caso degli scambiatori a piastre, le incrostazioni comportano forti riduzioni del calore
scambiato ed elevati incrementi delle perdite di
carico.
Tubi
Le incrostazioni nei tubi possono ridurre sensibilmente le sezioni di passaggio e quindi le portate
del fluido.
Possono causare, inoltre, corrosioni di tipo puntiforme e indebolire i tubi fino a rottura.
20
Le incrostazioni, inoltre, possono rendere inservibili gli scambiatori a piastre saldobrasati e rendere
impegnativa la manutenzione degli scambiatori a
piastre smontabili.
Valvole
Corrosioni per aerazione differenziale
Le incrostazioni calcaree possono aderire tenacemente alle sedi e agli otturatori delle valvole di regolazione e termostatiche e questo può impedirne
il corretto funzionamento.
Sono dovute al fatto che, in presenza di acqua, uno
strato di sporco su una superficie metallica forma
due strati (acqua/sporco e sporco/metallo) con diverso tenore di ossigeno: situazione questa che attiva, fra i due strati, pile localizzate in grado di corrodere la superficie metallica.
Pompe
I depositi di calcare possono ostacolare la libera
circolazione dei e delle giranti rotori delle pompe.
ACQUA
materiale corroso
sporco
SUPERFICIE METALLICA
Corrosioni per correnti vaganti
Sono causate da correnti a debole intensità presenti
nel terreno.
E ciò può provocare sia continui blocchi sia il
grippaggio delle pompe.
Corrosioni
Sono causate da fenomeni elettrochimici di diversa
natura (ved. Newsletter Caleffi, n. 1).
Sono inoltre caratterizzate dal fatto che si autoalimentano fra loro e interagiscono anche con
le incrostazioni calcaree. Pertanto, una volta innescate, possono diffondersi e causare gravi danni
in tempi molto brevi.
Di seguito ci limiteremo a considerare solo le corrosioni di maggior interesse impiantistico.
Tali correnti sono causate da mezzi o sistemi distributivi che usano conduttori a contatto con il terreno,
ad esempio: ferrovie, tramvie e cavi ad alta tensione.
Corrosioni causate dai liquidi antigelo
Sono dovute al fatto che gli antigelo normalmente
utilizzati degradano nel tempo e rendono corrosive
le loro miscele con l'acqua.
Corrosioni per ossidazione
Sono causate dalla presenza di aria, e quindi di
ossigeno, nell'acqua.
Possono compromettere la tenuta dei tubi, delle
caldaie e dei corpi scaldanti.
Per evitare tali corrosioni è necessario: (1) usare liquidi antigelo con inibitori anticorrosione, (2) tener
puliti e disaerati gli impianti in quanto aria e sporco
causano un precoce degrado dell'antigelo, (3) controllare periodicamente l'acidità del fluido vettore.
21
Polveri di ferro e magnetite
Le corrosioni, considerate in precedenza, producono e liberano nell'acqua sia polveri di ferro
non magnetiche (che di seguito chiameremo semplicemente polveri di ferro o ruggine) sia magnetite: materiale quest'ultimo che si forma in piccole scaglie (molte delle quali non visibili ad occhio
nudo) e che possiede proprietà magnetiche molto
elevate (ved. foto sotto riportata).
Magnetite e nuove pompe ad alta efficienza
La magnetite può provocare gravi danni a queste
pompe ormai obbligatorie in tutti i Paesi europei.
Va infatti considerato che queste nuove pompe, a
differenza di quelle tradizionali, sono generalmente dotate di rotori a magneti permanenti.
Le polveri di ferro e la magnetite possono non solo
incrementare, come già visto, i fenomeni di corrosione, ma anche causare altri gravi problemi, in
parte già noti e in parte del tutto nuovi.
Come vedremo è soprattutto la magnetite a
causare i problemi in quanto può aderire molto
tenacemente a nuovi e importanti componenti
dell'impianto.
Caloriferi con zone basse fredde
La causa è dovuta ad un accumulo di polveri di
ferro e magnetite nelle zone basse dei corpi scaldanti.
Possibili depositi di magnetite
Il pericolo sussiste soprattutto in impianti con caldaie di tipo tradizionale e con corpi scaldanti in
ghisa o in acciaio.
22
Fatto questo che, se non adeguatamente contrastato, può comportare un accumulo permanente di magnetite sui rotori e quindi causare
una netta caduta di resa delle pompe, nonché
una loro rapida usura e danni irreparabili.
POSSIBILI DANNI ALLE POMPE:
- MINOR RESA
- RAPIDA USURA
- DANNI IRREPARABILI
Può dunque portare (per quanto riguarda il risparmio energetico) a risultati del tutto opposti a
quelli che giustificano l’adozione di queste nuove
pompe.
Aria
La presenza di aria negli impianti di climatizzazione è dovuta a più cause, quali: il caricamento
degli impianti, gli interventi di manutenzione e il
sussistere di possibili zone dell’impianto che lavorano in depressione.
I fenomeni di cavitazione possono causare corrosioni (generando superfici variamente butterate),
vibrazioni molto forti e rumorosità intermittente simile a colpi di martello. Inoltre possono
compromettere il corretto funzionamento di valvole e pompe, nonché portare alla loro rottura.
Possibili fenomeni di cavitazione
L’aria, oltre ad essere determinante nel provocare
ossidazioni e corrosioni delle parti metalliche, può
provocare anche i seguenti problemi:
Caloriferi con zone alte fredde
La causa è dovuta al formarsi di sacche d’aria nella parte alta dei corpi scaldanti.
Possibili formazioni di sacche d’aria
Rumorosità dei radiatori
È causata dal passaggio di bolle e microbolle attraverso le valvole termostatiche dei radiatori.
Fenomeni di cavitazione
Sono fenomeni (ved. Idraulica 12) che possono insorgere dove l’acqua dell’impianto scorre in filetti
fluidi ad alta velocità, ad esempio: nelle pompe
lungo le alette delle giranti, oppure tra sede ed otturatore delle valvole quando lavorano con piccole
sezioni di passaggio.
In questi casi, l’aria che ristagna nella parte alta
dei radiatori può anche, agendo da cassa di risonanza, amplificare la rumorosità.
23
CARICAMENTO DELL’ACQUA
PRINCIPALI OPERAZIONI RICHIESTE
PER IL TRATTAMENTO DELL’ACQUA
NEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO
Può essere effettuato con acqua “addolcita” (trattamento tradizionale) o con acqua demineralizzata (trattamento nuovo per gli impianti di riscaldamento).
Si possono suddividere in 4 fasi:
−
−
−
−
pulizia degli impianti
caricamento dell’acqua
eliminazione dell’aria
eliminazione delle impurità
PULIZIA DEGLI IMPIANTI
Consiste in operazioni di lavaggio e successivo risciacquo.
Negli impianti esistenti, lo scopo, è quello di rimuovere ossidi di ferro induriti, incrostazioni
calcaree, residui di saldatura, materiali di tenuta, sostanze usate nei processi produttivi (la
sabbia nel caso di radiatori e caldaie in ghisa), olii
minerali utilizzati per proteggere le superfici dei
componenti metallici.
È bene, inoltre, pulire gli impianti con l’aiuto di
appositi prodotti atti a facilitare la rimozione delle
sostanze da eliminare e ad inibire (o meglio a rendere meno temibili) i processi di ossidazione.
L’addolcimento si realizza con due operazioni:
la prima serve a sostituire il calcio e il magnesio
(minerali responsabili della durezza dell’acqua e
poco solubili) con il sodio (più solubile);
la seconda serve invece a neutralizzare l’aggressività residua dell’acqua (e quindi ad evitare corrosioni) ed è, in genere, realizzata con dosatori di
polifosfati.
In merito è comunque molto importante tener
presente che questo trattamento non è idoneo
con scambiatori di calore realizzati in leghe di
alluminio, cioè nella maggior parte dei casi che
prevedono l’uso di caldaie a condensazione.
La demineralizzazione si realizza invece con
una sola operazione che consente di eliminare
tutti i sali.
La demineralizzazione, consente cioè, con una
sola operazione di eliminare tutti i sali che provocano le incrostazioni calcaree, nonché tutti i
sali che rendono aggressiva l’acqua nei confronti dei vari componenti dell'impianto.
ADDOLCIMENTO
DEMINERALIZZAZIONE
trattamento
con resine
demineralizzazione
HCO3-
HCO3
-
SO42-
HCO3
-
SO42-
Mg2+
Ca2+
HCO3
-
Ca2+
Na2+
Mg2+
ClSO42-
acqua
di falda
24
Na+
Ca2+
dosaggio
polifosfati
Na+
SO42-
Na+
Na
+
Cl-
Ca
Na+ HCO3
HCO3-
Ca2+
-
Na+
Na+
acqua
addolcita
Ca2+
Mg2+
2+
Na2+
Mg2+
ClSO42-
acqua
di falda
acqua
demineralizzata
L’acqua addolcita risulta impoverita
solo dei sali di calcio e di magnesio,
ma è ricca di sodio e altri sali disciolti
L’acqua demineralizzata risulta in pratica
acqua pura, cioè acqua priva
di sostanze chimiche in soluzione
L’ADDOLCIMENTO NON È IDONEO
IN IMPIANTI CON CALDAIE REALIZZATE
IN LEGHE DI ALLUMINIO, ED È QUESTO
IN GENERE IL CASO DELLE CALDAIE
A CONDENSAZIONE.
PER LA PUREZZA DELL’ACQUA
PRODOTTA, LA DEMINERALIZZAZIONE
È IDONEA IN IMPIANTI CON CALDAIE
REALIZZATE SIA IN ACCIAIO
SIA IN LEGA DI ALLUMINIO
Con la demineralizzazione, in pratica, si ottiene
acqua pura e pertanto utilizzabile con qualsiasi
tipo di caldaia.
Gruppi preassemblati
di caricamento e demineralizzazione
Sono essenzialmente costituiti da un disconnettore, da un gruppo di caricamento, da un contatore
volumetrico, dai vari componenti che servono a
demineralizzare l’acqua e da due valvole di intercettazione (ved. disegno sotto riportato).
Contatore
volumetrico
Valvola
intercettazione
Gruppo di
caricamento
Cella di misurazione
conducibilità
I contatori volumetrici servono a determinare il
volume dell’acqua “demineralizzata” e di conseguenza la quantità d’acqua (ad esempio in caso
di manutenzione o rabbocchi) che può essere ancora trattata.
È bene trascrivere questi volumi sul libretto di manutenzione dell'impianto per poter conoscere, in
caso di riempimenti o rabbocchi successivi, le effettive possibilità di demineralizzazione della carica di resine ancora disponibile.
I contenitori delle resine di demineralizzazione
possono essere a perdere o rigenerabili.
Sono posti in opera con valvole di ritegno in ingresso per far circolare l’acqua solo nella direzione
di caricamento dell’impianto. Il volume di acqua
trattabile da ogni contenitore è determinabile in
base ai criteri di calcolo del fornitore.
Le celle che misurano la conducibilità dell'acqua offrono la possibilità di verificare direttamente (cioè senza apposite prove) se le resine
stanno lavorando correttamente oppure se sono
da sostituire.
2
3
1
4
0
CALEFFI
Resine esaurite
Resine attive
Disconnettore
Manometro
Contenitore
resine
Queste celle sono molto utili quando non è possibile determinare con esattezza la qualità e quantità
d’acqua che serve a caricare l’impianto oppure
quando non si conosce lo stato di lavoro di una
carica di resine già utilizzata.
25
ELIMINAZIONE DELL’ARIA
Otturatore
Va effettuata non solo con l’eliminazione delle
bolle d’aria, ma anche delle microbolle (ved.
Idraulica 37).
Eliminazione delle bolle
Leva di
comando
A tal fine si utilizzano essenzialmente i seguenti
materiali:
Valvole e valvoline di sfiato per radiatori
Possono essere a comando manuale o automatico.
I comandi di tipo automatico possono essere a galleggiante o a dischi igroscopici.
Le valvole a galleggiante (ved. disegno sotto riportato) funzionano in modo sostanzialmente analogo
a quello delle valvole automatiche di sfogo illustrate nella colonna a lato.
Le valvoline a dischi igrometrici sono invece dotate di appositi dischetti che, a contatto con l’acqua
si espandono mantenendo la valvola in chiusura,
mentre a contatto con l’aria si contraggono facendo così fuoriuscire l’aria.
Galleggiante
Valvola automatica di sfogo aria
a grande capacità di scarico
Otturatore
Leva di
comando
Valvole automatiche di sfogo
Si installano in centrale termica, sulle colonne o in
zone di ristagno delle bolle.
Si distinguono in diversi tipi che si differenziano
fra loro per le pressioni massime di esercizio e di
scarico dell’aria, nonché per la quantità d’aria scaricabile in relazione alla pressione che sussiste
nell’impianto e all’unità di tempo.
Funzionamento
manuale
Funzionamento
a galleggiante
Galleggiante
Valvola automatica di sfogo aria
ad alta pressione di scarico
Funzionamento
a galleggiante
Valvole e valvoline di sfiato aria per radiatori
26
Funzionamento a
dischi igroscopici
Eliminazione delle microbolle
Le microbolle d’aria sono bolle molto piccole, con
diametri compresi fra un decimo e due centesimi di
millimetro. Negli impianti di riscaldamento si formano sulle superfici interne delle caldaie, cioè dove la temperatura dell’acqua è più elevata.
Le microbolle possono essere eliminate con appositi dispositivi (detti disaeratori) che provvedono
sia a separare le microbolle dall’acqua sia ad
eliminarle in atmosfera.
I disaeratori, studiati appositamente per eliminare
le microbolle, servono anche ad eliminare le bolle, specie quelle che si annidano nei punti più critici dell’impianto.
I disaeratori, infatti, fanno funzionare l’impianto
con acqua impoverita e quindi con acqua in grado
di assorbire, e poi eliminare, le bolle.
I componenti principali dei disaeratori sono due:
una rete disaeratrice e una valvola automatica
di sfogo aria.
La rete disaeratrice fa nascere i moti vorticosi che
favoriscono la liberazione delle microbolle e la loro adesione alle maglie della rete. Le microbolle si
fondono poi tra loro creando piccole bolle che crescono fino a quando la spinta idrostatica dell’acqua
supera la forza di adesione alla rete.
Le microbolle, trasformate in bolle, salgono, quindi, verso la parte alta del disaeratore e sono evacuate dalla valvola di sfogo a galleggiante.
Sono disponibili disaeratori che possono essere installati sia in orizzontale che in verticale.
Disaeratori orizzontali
La direzione dell’acqua, attraverso questi disaeratori, è costantemente orizzontale. Inoltre, per la loro geometria, risulta indifferente il senso di flusso
dell’acqua (ved. disegno sotto riportato).
Tappo di chiusura
Otturatore
Leva di comando
Galleggiante
Acqua e bolle d’aria
Rete separazione
microbolle
Disaeratore orizzontale
27
La camera di contenimento della rete disaeratrice è
relativamente ampia in quanto serve a rallentare la
velocità dell’acqua e quindi a facilitare la risalita
delle bolle e delle microbolle verso la zona di evacuazione dell’aria.
Disaeratori verticali
La direzione dell’acqua, attraverso questi disaeratori, è sia verticale che orizzontale.
La turbolenza del flusso è ottenuta non solo con
l’uso di reti disaeratrici, ma anche (ved. disegno
riportato a lato) con i rapidi cambiamenti di direzione a cui il fluido è sottoposto: soluzione questa
che incrementa sensibilmente l’efficienza di disaerazione dell’acqua.
Le sezioni di passaggio dell’acqua sono realizzate
con dimensioni e sagomature del corpo valvola tali
da opporre al moto dell’acqua perdite di carico in
pratica trascurabili. Pertanto questi disaeratori
(come d’altra parte quelli orizzontali) possono essere installati, senza riduzioni di portata significative, anche in impianti esistenti.
28
Disaeratore verticale
ELIMINAZIONE DELLE IMPURITÀ
È un'operazione che presenta difficoltà soprattutto
per quanto riguarda l’eliminazione delle particelle
più piccole essenzialmente costituite da sabbia,
ruggine (ossidi di ferro non magnetici) e magnetite: particelle le cui dimensioni sono comprese nei
seguenti intervalli:
– sabbia
da 0,060 a 2,000 mm
– ruggine
da 0,015 a 0,800 mm
– magnetite
da 0,005 a 0,400 mm
Per eliminare queste particelle sono generalmente
utilizzati: filtri ad Y, defangatori semplici (orizzontali e verticali) e defangatori con magnete.
Filtri ad Y
Sono essenzialmente costituiti da un cestello di
maglia metallica che funziona da elemento filtrante
e da raccoglitore dello sporco.
Il loro corpo valvola è generalmente in ottone per
diametri piccoli, in acciaio o in ghisa per diametri
medio-grandi.
Il limite di questi filtri consiste nel fatto che non
sono in grado di intercettare, e quindi togliere
dalla circolazione particelle di sporco inferiori a
0,4÷0,5 mm (400÷500 µm).
Non sono quindi in grado (ved. rappresentazione
grafica sopra riportata) di contrastare adeguatamente le particelle di sabbia fine, di ruggine e di
magnetite.
diametro medio impurità [μm]
1
10
100
1.000
10.000
RESIDUI DI
SALDATURA
SABBIA
Cestello filtrante
RUGGINE
Tappo ispezione
Filtro ad Y
Le maglie metalliche sono caratterizzate da diversi
parametri, tra i quali la luce di passaggio, la superficie lorda e la superficie aperta: ved. in merito
Newsletter Caleffi, 3.
La luce di passaggio (o capacità filtrante) indica
le dimensioni minime delle particelle che il filtro è
in grado di intercettare. Ad esempio un filtro con luce
di passaggio uguale a 0,4 mm (400 µm) è in grado di
trattenere particelle di sporco a partire da tale valore.
Campo
di lavoro
filtri a Y
MAGNETITE
0,001
0,01
0,1
1
10
diametro medio impurità [mm]
Va anche considerato che le particelle intercettate
aderiscono al cestello, e spesso tenacemente,
incrementando in modo notevole le perdite di carico
del filtro: situazione che richiede frequenti interventi per la pulizia o sostituzione del cestello.
29
C
Defangatori semplici
Sono essenzialmente costituiti da una camera di decantazione, un elemento di collisione delle impurità,
una zona di accumulo e un rubinetto di scarico.
I defangatori possono consentire l’eliminazione di
particelle con dimensioni fino 0,005 mm (5 μm).
diametro medio impurità [μm]
1
10
100
1.000
10.000
I defangatori possono anche lavorare in simbiosi
(cioè in modo conveniente) con filtri ad Y (ved.
Newsletter Caleffi, 3).
Lo scarico delle impurità raccolte può essere effettuato ad impianto in funzione, in quanto è sufficiente aprire il rubinetto di scarico.
RESIDUI DI
SALDATURA
F
Possono cioè consentire l’eliminazione di particelle con diametri 80÷100 volte più piccoli rispetto a
quelli delle particelle eliminabili coi fil-tri ad Y. E
questo consente (ved. rappresentazione grafica riportata nella colonna a lato) di intercettare ed
eliminare dall’acqua tutti i residui di saldatura,
tutta la sabbia, tutta la ruggine e quasi tutta la
magnetite.
SABBIA
Come nel caso dei disaeratori, sono disponibili defangatori che possono essere installati sia in orizzontale che in verticale.
RUGGINE
MAGNETITE
0,001
0,01
Campo
di lavoro
defangatori
0,1
1
diametro medio impurità [mm]
Defangatori semplici orizzontali
10
La direzione dell’acqua, attraverso questi defangatori, è costantemente orizzontale. Inoltre, per la loro geometria, risulta indifferente il senso di flusso
dell’acqua (ved. disegno sotto riportato).
Acqua con sporco
in sospensione
Acqua con sporco
ridotto in sospensione
Camera di
decantazione
Rete separazione
sporco
Zona accumulazione
sporco
Rubinetto
espulsione sporco
Defangatore orizzontale
30
Defangatori semplici verticali
Defangatori magnetici
L’acqua, al loro interno, scorre sia verticalmente
che orizzontalmente. Presentano inoltre perdite di
carico molto basse e quindi (come d’altra parte i
defangatori orizzontali) possono essere installati,
senza problemi, anche in impianti esistenti.
Defangatore verticale
Servono soprattutto a proteggere le nuove generazioni di pompe ad alta efficienza energetica
dotate di rotori magnetici.
In particolare questi nuovi defangatori servono
ad evitare che le impurità ferrose (ossidi di ferro
e magnetite) si accumulino preferenzialmente
sui rotori di tali pompe.
Servono pertanto ad evitare (come già accennato) una precoce usura e possibile rottura delle
pompe, nonché anomalie di funzionamento e
maggior costi di gestione degli impianti.
La capacità di protezione di cui sopra è conferita a questi defangatori da appositi magneti in
grado di creare campi che esercitano forze di
attrazione, di notevole intensità, nei confronti
delle impurità ferrose.
I magneti, generalmente disposti ad anello, sono
posizionati nella zona bassa delle camere che raccolgono le impurità. Sono inoltre rimovibili per
consentire la completa decantazione ed espulsione
delle impurità.
Lo scarico delle impurità raccolte può essere effettuato ad impianto in funzione, in quanto è sufficiente rimuovere i magneti ed aprire il rubinetto di
scarico.
Defangatore magnetico
31
PRODOTTI COMPOSITI PER
L’ELIMINAZIONE
DELL’ARIA E DELLO SPORCO
Sono prodotti essenzialmente suddivisibili nei seguenti due gruppi:
DISAERATORI-DEFANGATORI
Sono ottenuti, assemblando fra loro in un unico
prodotto, un disaeratore ed un defangatore (di tipo
semplice o magnetico). Pertanto un solo prodotto
può servire sia ad eliminare l’aria, sia ad eliminare
le impurità presenti nell’acqua degli impianti.
Rispetto alle soluzioni che prevedono la messa in
opera di disaeratori e defangatori separati fra loro,
i separatori-defangatori presentano i seguenti
vantaggi: costano di meno, occupano minor
spazio, richiedono un minor numero di attacchi
e quindi hanno costi di installazione più bassi.
Disaeratore-defangatore
32
SEPARATORI IDRAULICI MULTIFUNZIONE
Sono ottenuti assemblando fra loro, in un unico
prodotto, un separatore idraulico, un disaeratore
ed un defangatore (di tipo semplice o magnetico).
Pertanto un solo prodotto può servire non solo a
disaerare l’acqua e ad eliminare le impurità in essa
presenti, ma anche a separare le portate e le prevalenze dei circuiti primari (quelli che servono le
caldaie) dalle portate e prevalenze dei circuiti secondari (quelli che servono i corpi scaldanti).
Rispetto alle soluzioni che prevedono la messa in
opera di separatori idraulici, disaeratori e defangatori fra loro separati, i separatori idraulici multifunzione presentano vantaggi simili, ma di
maggior entità, rispetto a quelli considerati per
i disaeratori-defangatori.
Il disegno riportato nella pagina a lato rappresenta
un separatore idraulico multifunzione con separatore di tipo magnetico ed illustra le funzioni svolte
dai singoli componenti di base.
Disaeratore-defangatore magnetico
Separatore idraulico multifunzione
33
34
Pompa di
bollitore
Serie 622
Termostato ad
immersione
Valvola
intercettazione
Serie 5520
Imbuto di scarico
Serie 568
Vaso d’espansione
Serie 6000
Miscelatore
elettronico
Serie 688
Termometro
Serie 527
Valvola di sicurezza
R
18
15
21
12
24
15’
D
a
y
9
3
6
Serie 3230
BALLSTOP
IFFELAC
Pompa di
ricircolo
Serie 574
Disconnettore
ESEMPIO DI DISINFEZIONE TERMICA CON MISCELATORE ELETTRONICO
IFFELAC
IFFELAC
IFFELAC
Serie 577
Filtro obliquo
Serie 628
Interruttore
orario
Pompa di
bollitore
Serie 622
Termostato ad
immersione
Disinfezione termica:
- valvola 1 chiusa
- valvola 2 aperta
Funzionamento normale:
- valvola 1 aperta
- valvola 2 chiusa
Valvola
intercettazione
Serie 688
Termometro
Serie 5520
Imbuto di scarico
Serie 568
Vaso d’espansione
Serie 5231
Miscelatore
termostatico
Serie 638
Valvola a sfera
motorizzata
Serie 527
Valvola di sicurezza
1
2
Serie 3230
BALLSTOP
18
15
21
12
24
15’
D
a
y
9
3
6
18
15
21
12
24
15’
D
a
y
9
3
6
Pompa di
ricircolo
R
IFFELAC
Serie 574
Disconnettore
R
ESEMPIO DI DISINFEZIONE TERMICA CON MISCELATORE TERMOSTATICO
IFFELAC
IFFELAC
IFFELAC
35
Serie 577
Filtro obliquo
Serie 628
Interruttore
orario
Disaeratori Serie 551
Eliminano completamente l’aria presente
nell’impianto evitando le problematiche ad
essa correlate:
1. Rumorosità nelle tubazioni e nei terminali
2. Portate insufficienti o blocchi totali della circolazione
3. Insufficiente scambio termico tra i terminali di emissione e l’ambiente
4. Corrosione dell’impianto dovuta alla presenza di ossigeno a contatto con i materiali ferrosi
5. Fenomeni di cavitazione nelle pompe e nelle valvole
Defangatori con magnete Serie 5463-5468
Proteggono e migliorano l’efficienza dell’impianto
evitando l’intasamento delle tubazioni causato dalle
impurità derivanti da normale corrosione.
Ottima capacità di cattura delle particelle ferrose tramite
inserti magnetici al neodimio contenuti in una fascia
esterna facilmente asportabile.
36
Disaeratore-defangatore Serie 546-5461
Un unico componente elimina l’aria e separa i fanghi e le impurità
occupando minor spazio e con costi di installazione più contenuti
L’efficacia di
separazione
dell’aria e dello
sporco del
disaeratoredefangatore è
equivalente a
quella relativa
all’installazione
dei due
prodotti
distinti
La versione
fornita di
magneti
consente una
maggiore
efficacia nella
separazione e
raccolta di
impurità
ferrose.
37
Gruppo di riempimento
e demineralizzazione
Serie 5741
Serie 5709
• Il processo di demineralizzazione produce
acqua quasi totalmente priva di sali e con bassa
conducibilità elettrica, stabilizzando il pH
intorno a valori debolmente alcalini.
• L’utilizzo di acqua povera di sale per il
riempimento degli impianti evita la formazione
di calcare nel circuito e negli scambiatori: 1 mm
di calcare diminuisce l’efficienza di scambio e
aumenta i consumi energetici del 10%
Addolcimento
✗
✗
✗
38
non vengono eliminati
tutti i sali
non vi è variazione di
conducibilità elettrica
PH rimane fortemente
alcalino
Addolcimento
+ additivi
✓ vengono eliminati
✗
✓
tutti i sali
non vi è variazione di
conducibilità elettrica
PH stabilizzato
Demineralizzazione
✓
✓
✓
vengono eliminati
tutti i sali
si elimina la conducibilità
elettrica
PH stabilizzato
Separatore idraulico multifunzione
SEP4
Serie 5495
Combina differenti componenti funzionali,
ciascuno dei quali soddisfa determinate
esigenze tipiche dei circuiti al servizio degli
impianti di climatizzazione.
✗
✗
Funzioni del separatore idraulico serie 5495
✓ Disaerazione
l’allargamento di
sezione diminuisce
la velocità del
flusso e la rete
in tecnopolimero
crea moti vorticosi
favorendo la
liberazione di
microbolle.
✓ Separazione
idraulica
rende indipendenti i
circuiti idraulici
collegati. Portate
differenti dei circuiti
primario e secondario
non influenzano il
funzionamento
reciproco.
✓ Defangazione
grazie all’elemento
interno separa
e raccoglie le
impurità nella
camera di
raccolta fanghi.
✓ Rimozione
particelle ferrose
il sistema magnetico
brevettato attrae
le impurità
ferromagnetiche
e le trattiene nella
zona di raccolta
evitando il ritorno
in circolazione.
39
MAGNETICO E FLESSIBILE
CATTURA LE IMPURITÀ FERROSE,
LO INSTALLI IN QUALUNQUE POSIZIONE
SERIE 5453 DIRTMAG®
DEFANGATORE MAGNETICO
IN MATERIALE COMPOSITO
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INTERNATIONAL
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XXXDBMFGmJU